Genetica 101: Overervingspatronen

Om de genetica van de mens te kunnen begrijpen is het nodig om een aantal termen te kennen. In dit artikel vind je een korte uitleg over de verschillende manieren waarop DNA van ouders op kind kan overerven. Bij de voortplanting van de mens (en vele andere organismen) vormen twee afzonderlijke individuen samen één nakomeling. Zowel de vader als de moeder hebben specifieke kenmerken, zoals haarkleur, kleur van de ogen, aanleg voor bepaalde erfelijke ziektes, enzovoorts. Bij de vorming van die ene nakomeling worden deze eigenschappen als het ware gemixt: je krijgt DNA van je vader en je krijgt DNA van je moeder. Maar wanneer je vader blauwe ogen heeft en je moeder heeft bruine ogen, wat voor kleur ogen krijg jij dan? In dit artikel zul je zien dat het antwoord op deze vraag niet voor alle eigenschappen hetzelfde is.

Om de verschillende overervingspatronen duidelijk te maken zullen we eerst een basis moeten hebben. Alle informatie over bijvoorbeeld de kleur van onze ogen, onze lichaamslengte, maar ook de informatie over het wel of niet krijgen van erfelijke ziektes, staat beschreven in ons DNA. Hoe dit precies zit laat ik in dit artikel buiten beschouwing. Alle informatie staat daarbij als het ware op één lange draad beschreven. Simpel gezegd staat elk stukje DNA voor een bepaalde eigenschap, en al deze stukjes bij elkaar beschrijven hoe wij zijn. In de genetica is het belangrijk om deze stukjes een naam te geven, omdat we hiermee gaan werken. We noemen het stukje dat bijvoorbeeld jouw haarkleur beschrijft een allel. Omdat je zowel van je vader als van je moeder een stuk DNA krijgt dat iets over jouw haarkleur zegt hebben we altijd te maken met 2 allelen per eigenschap.

Laten we als voorbeeld de haarkleur aanhouden. Stel dat je vader bruin haar heeft en je moeder heeft blond haar. Krijg jij dan bruin haar of blond haar? Dit hangt af van het feit welke van de twee dominant is. Het dominante allel (de ‘sterkere’ invulling van de eigenschap haarkleur) wint het van het zogenaamde recessieve allel (de ‘zwakkere’ invulling van de eigenschap haarkleur). Om het makkelijk te maken nemen we nu aan dat bruin dominant is over blond (als je donker en licht mixt, wordt het resultaat meestal donker). Dit kunnen we aangeven met behulp van letters. Bruine haarkleur, de dominante van de twee, noemen we hoofdletter A, terwijl we blond, de recessieve van de twee, kleine letter a noemen.

Maar je had toch altijd twee allelen? Eén van je vader en één van je moeder? Dat klopt. Je kunt dus niet A of a hebben, maar je hebt altijd AA, Aa of aa. Deze drie combinaties van de allelen zijn puur genetisch. Deze genetische informatie resulteert op zijn beurt weer in een bepaald uiterlijk (bruin of blond haar). In het geval dat je AA hebt is het makkelijk, want je hebt twee allelen die zeggen dat je haar bruin zou moeten zijn, dus is je haarkleur bruin. Voor aa precies het tegenovergestelde: je bent blond. Maar wat gebeurt er als je Aa hebt, dus van je vader krijg je een allel voor bruin haar en van je moeder een allel voor blond haar. Hier komt het dominant versus recessief verhaal naar voren. We hadden gezegd dat bruin dominant is over blond, dus iemand met Aa krijgt eveneens bruin haar. Het allel voor blond haar wordt onderdrukt door het allel voor bruin haar.

Welke overervingspatronen kennen we?

• Autosomaal dominant:
• Autosomaal recessief:
• Geslachtsgebonden dominant:
• Geslachtsgebonden recessief:
• Mitochondrieële overerving:

Nu we weten wat de begrippen dominant en recessief betekenen kunnen we verder. Om de overervingspatronen te kunnen begrijpen is het nodig om het verschil tussen autosomaal en geslachtsgebonden te begrijpen. De mens heeft 46 chromosomen, die elk twee aan twee met elkaar verbonden zijn. Dit betekent dat we 23 chromosoomparen hebben. 22 van deze chromosoomparen zijn autosomaal: zij bevatten geen enkele informatie over welk geslacht iemand heeft (mannelijk of vrouwelijk). Deze informatie zit verborgen in dat ene overgebleven chromosomenpaar. Dit zijn de geslachtschromosomen. Net als het overerven van allelen van je vader en van je moeder, zoals we dat zagen bij de haarkleur, erf je ook geslachtschromosomen over. Een man is XY, een vrouw is XX. Dit zou je kunnen zien als twee allelen, waarvan je er maar één door kunt geven aan de nakomeling. Een vrouw kan dus alleen maar een X doorgeven, een man geeft in 50% van de gevallen zijn X door, en in 50% van de gevallen zijn Y. Dit bepaalt dan ook meteen of het kind een jongetje of een meisje wordt. Maar behalve de informatie over het geslacht bevatten deze geslachtschromosomen nog meer informatie. Een heel groot deel van onze genetische informatie staat dus op autosomale chromosomen (22 paar) en een deel staat op de geslachtschromosomen (1 paar).

Voor het vervolg van dit artikel kijken we niet meer naar haarkleur, maar kijken we naar de genetische aanleg voor erfelijke ziekten.

Autosomaal dominant:

Wanneer een ziekte autosomaal dominant overerft wil dit zeggen dat de informatie over het wel of niet krijgen van de ziekte verborgen ligt op één van de 22 autosomale chromosoomparen. Tevens wil dit zeggen dat je al ziek wordt wanneer je één aangedaan allel hebt. In dit geval staat de hoofdletter A voor ziek worden, en de kleine letter a voor gezond blijven. Iemand met AA wordt dus ziek, iemand met Aa wordt ook ziek, en iemand met aa blijft gezond. Als een autosomaal dominante ziekte eenmaal opduikt in een familie wordt deze dus ook heel gemakkelijk doorgegeven aan de nakomelingen van de patiënten. Daarom wordt deze vorm van overerving ook wel ‘verticale overerving’ genoemd (omdat het zo vaak van generatie op generatie wordt doorgegeven). Iemand met een autosomaal dominante ziekte heeft minimaal 50% kans dat zijn of haar kind ook de ziekte zal krijgen, puur vanwege het feit dat hij of zij zelf in de helft van de gevallen het aangedane allel doorgeeft.

Autosomaal recessief:

Ook hier erft de ziekte via één van de 22 autosomale chromosoomparen over. Echter, om de ziekte te ontwikkelen heb je nu twee recessieve allelen nodig. Je moet dus zowel van je vader als van je moeder een aangedaan allel overerven. Wanneer je van één van beide ouders een gezond allel krijgt (in dit geval is een gezond allel hoofdletter A en een aangedaan allel kleine letter a) dan krijg je de ziekte niet, ongeacht het tweede allel. Mensen met AA of Aa zijn dus gezond, maar mensen met aa worden ziek. Als een patiënt met een autosomaal recessieve ziekte kinderen krijgt, dan hangt het sterk af van de genetische aanleg van de partner of deze kinderen wel of niet ziek worden. Iemand die ziek is, en dus aa heeft, geeft altijd een aangedaan allel door. Maar wanneer de partner gezond is, dan kan deze AA of Aa hebben. In het eerste geval geeft deze altijd een A door en is het kind (met Aa) gezond; in het tweede geval geeft deze ofwel een A, ofwel een a door, waardoor de kans op een ziek kind 50% is. Wanneer twee patiënten met deze ziekte kinderen zouden willen, dan zijn per definitie alle kinderen ook aangedaan.

Geslachtsgebonden dominant:

Een geslachtsgebonden dominante ziekte is in het DNA terug te vinden op de geslachtschromosomen. Het interessante hieraan is dat mannen en vrouwen doorgaans niet in gelijke mate aangedaan zijn. Zoals gezegd hebben mannen XY en vrouwen XX als geslachtschromosomen. Zoals je je wellicht kunt voorstellen maakt het hierbij wel degelijk uit of de ziekte zich op een X- of op een Y-chromosoom bevindt. Dit maakt dat we de geslachtsgebonden dominante ziektes weer onderverdelen in X-gebonden en Y-gebonden ziektes.

Wanneer een ziekte X-gebonden dominant is zal er weinig verschil zitten tussen het aantal aangedane mannen en het aantal aangedane vrouwen. Je hebt notabene maar één aangedaan chromosoom nodig om de ziekte te ontwikkelen. Als die ene X-chromosoom van de man is aangedaan, dan wordt hij ziek. Als bij de vrouw één X-chromosoom is aangedaan, dan wordt zij ook ziek, ongeacht of de tweede X-chromosoom gezond is of niet. Nu zul je misschien denken dat dit wel heel erg lijkt op de autosomaal dominante overerving die we eerder hebben gezien. Dat klopt. Maar er is wel een heel belangrijk verschil. Een vrouw met een X-gebonden dominante ziekte geeft in 50% van de gevallen een aangedaan X-chromosoom door. Zowel haar zoons als haar dochters hebben 50% kans op de ziekte. Maar als een man met een X-gebonden dominante aandoening kinderen krijgt, dan ligt dit heel anders. Zijn zoons krijgen zijn Y-chromosoom, en deze is nog gewoon gezond. Zijn zoons krijgen zijn ziekte dus niet. Maar als hij een dochter krijgt, dan heeft hij per definitie zijn X-chromosoom moeten doorgeven. Deze is wel aangedaan, dus al zijn dochters krijgen de ziekte.

Maar nu de Y-gebonden ziekte. Hierbij spelen de begrippen dominant en recessief geen rol, want feitelijk zijn ze altijd dominant. Alleen mannen hebben een Y-chromosoom, dus alleen mannen kunnen deze ziekte krijgen. Als een man met een Y-gebonden ziekte een zoon krijgt, dan is deze altijd aangedaan, omdat de zoon het Y-chromosoom van zijn vader overerft. Als hij echter een dochter krijgt, is deze altijd gezond, want dochters hebben geen Y-chromosoom.

Geslachtsgebonden recessief:

Bij geslachtsgebonden recessieve ziektes gaat het net iets anders. Een X-gebonden recessieve ziekte heeft op mannen en vrouwen een geheel verschillende impact. Mannen hebben maar één X-chromosoom, dus als zij een aangedaan X-chromosoom van hun moeder krijgen (ze krijgen namelijk al een Y-chromosoom van hun vader) zijn ze direct aangedaan. Ze hebben geen tweede X-chromosoom die het aangedane X-chromosoom kan onderdrukken. Een Y-chromosoom kan deze taak namelijk niet vervullen. Vervolgens is het weer zo dat een man met een X-gebonden recessieve ziekte altijd gezonde zoons krijgt, maar dat de gezondheid van zijn dochters afhangt van de moeder. Als die ook een aangedaan X-chromosoom doorgeeft, dan wordt hun dochter ook ziek. Geeft de moeder een gezond X-chromosoom door, dan blijft de dochter gezond, maar draagt ze wel één aangedaan X-chromosoom van haar vader met zich mee. Vrouwen zijn dus van nature door hun dubbele X-chromosoom beter beschermd tegen X-gebonden recessieve aandoeningen.

Mitochondrieële overerving:

Deze speciale vorm van overerving verschilt aanzienlijk van bovenstaande patronen. Alle eerder genoemde patronen hadden betrekking op het DNA dat in onze celkernen zit. Maar behalve de celkern bevat een lichaamscel nog vele andere componenten, waaronder mitochondrieën. Dit zijn simpel gezegd kleine energiefabriekjes van de cel. Ook deze bevatten hun eigen DNA, waar eveneens mutaties in kunnen ontstaan die kunnen lijden tot bepaalde aandoeningen. Deze vorm van overerving is één van de minder bekende vormen, maar wat wel heel opvallend is, is dat de overerving altijd via de moederlijke lijn gaat. Een man met een mitochondrieel overervende ziekte geeft deze ziekte niet door aan zijn kinderen. Dit kan enkel via de moeder. Een aangedane vrouw daarentegen krijgt wel zieke kinderen, omdat de ziekte via haar mitochondrieële DNA wordt doorgegeven.

Slotwoord:

Inmiddels zijn we aan het eind gekomen van dit artikel. In dit artikel heb ik de verschillende overervingspatronen op begrijpelijke wijze proberen uit te leggen. Mocht er toch iets niet duidelijk zijn, aarzel dan niet om je vraag te stellen in de reacties hieronder.

Lees verder

• Genetica 101: Stambomen
• Genetica 101: Kansberekening